新エネルギー車の製造分野において、ホイールハブは車体を支えるコア部品であるだけでなく、その軽量化設計と高精度な加工精度が直接的に走行距離と走行安全性に影響を与えます。ある新エネルギー車用ホイールの大手メーカーはかつて生産上のボトルネックに直面していました。18～22インチのアルミ合金ホイールの場合、従来の加工では旋盤、フライス盤、ドリルの3台の工作機械を用いて旋削、フライス加工、穴あけを順次行う必要があり、単品あたりの加工サイクルが最大60分もかかっていました。複数回のチャッキングによるため、ホイール端面の振れ誤差が0.05mmを超え、動的アンバランス発生率が7%に達していました。また、アルミ合金の高速切削時にバリが発生しやすく、後工程での研磨作業に追加で15%の労働コストがかかっていました。
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このジレンマを克服するため、同社はTaiyun CNC工作機械のVTC80A CNC立形旋盤センターを導入し、「単機多能」の統合加工システムを構築した。装置は航空機グレードの鋳鉄製ベッドと4点支持構造を採用しており、有限要素解析により剛性分布が最適化されている。振動低減性能は業界標準より60％高く、アルミニウム合金の高速切削時の12kNの径方向切削力に安定して耐えることができる。FANUC 31i-B5 CNCシステムおよびグラチックスケールによる全閉ループ制御を装備し、±0.01mmの定位精度および±0.007mmの繰り返し定位精度を実現している。これはハブおよびリムの曲率公差要件（±0.02mm）に正確に適合するものである。アルミニウム合金切削工具の付着特性に対応して、主軸には油霧潤滑システムを採用し、セラミックコーティング切削工具と組み合わせることで、切粉の堆積生成を効果的に抑制している。
カスタマイズされたホイールハブ治具
技術革新の面では、装置は「1回のクランプで全工程を完了する」というブレークスルーを達成しています：一体型旋削スピンドル（最大回転数1000r/min）と8ステーションサーボツールホルダー（ツール交換時間1.2秒）により、ホイールハブの鋳造ブランクに対して外周の旋削、ボルト穴のドリリング、および面取りを連続して行うことができます。AI切削パラメータ最適化システムを搭載することで、装置はアルミニウム合金材質（例：6061-T6）に応じて送り速度（80-150mm/min）およびスピンドル回転数をリアルタイムで自動調整し、ホイールハブの表面粗さをRa0.8 μmで安定して制御することが可能になります。これにより、塗装前処理の要件を満たすために後工程の研磨が不要になります。また、異なるサイズのホイールに対しては、プログラムによるワンクリックで加工パラメータを切り替えることができ、従来の2時間かかっていたセットアップ時間を15分に短縮できます。
実施結果は期待をはるかに上回りました。単品の加工サイクルは60分から35分に短縮され、日産能力は200セットから380セットに向上しました。リム端面の振れ誤差は安定して≤0.03mmに制御されており、動的バランスの偏差率は7%から0.8%に低減し、ISO 1940-1 G2.5規格を満たしています。手作業による研磨工程を廃止したことで、単体ホイールハブの製造コストが12%削減され、パラメータの最適化により工具寿命が40%延長されました。装置に搭載されたIoTモジュールは切削力や主軸温度など12項目の主要データをリアルタイムで収集可能です。予知保全アルゴリズムと組み合わせることで、装置の総合稼働率は82%から95%まで向上し、年間停止時間は320時間削減されました。
VTC80Aは私たちの生産モードを完全に変えました。」同社の製造担当ディレクターは、「現在、当社では新エネルギー車が求めるホイールハブの軽量化に関する厳しい要件（肉厚制御精度±0.1mm）を満たすだけでなく、複数の車種に対する迅速な生産ニーズも満たせるようになり、主流自動車メーカーからの長期的な受注獲得につながっています。」と述べています。「この事例は、CNC縦型旋盤が『ハードウェア剛性＋工程統合＋知能制御』の協働革新を通じて、新エネルギー車用ホイールの量産における精度と効率という二重のボトルネックを突破するための核心的設備となったことを示しています。
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